【木材百科】木材学视角的木材的细胞壁结构
批木小编
2015-03-23
【批木网讯】木材细胞壁
第一节 、第二节 细胞壁的微观构造 细胞壁的超微结构
在结构上可以分出细胞壁的层次，是因为各层的化学组成不同和微纤丝的排列方向不同。
胞间层 主要由木素和果胶质物质组成，高度木质化。
在成熟细胞中很难区分出胞间层。
初生壁 细胞增大期间形成的壁层，也是高度木质化。
次生壁 在细胞成熟以后形成的壁层 细胞体积不变，向内加厚。
当细胞腔内的原生质体停止活动，次生壁就停止沉积，细胞腔形成中空。
细胞壁的厚薄主要由次生壁中的S2层厚度决定。
<考>当木材切片染色后，在显微镜下可以见到胞间层，初生壁，S1,S2,S3层。（╳）（胞间层和初生壁的分界很难区分，所以镜片观察只能见到复合胞间层）
分析次生壁较初生壁规则的原因<理解>初生壁多呈不规则的交错网状，而次生壁往往比较有规则。细胞生长过程中，微纤丝由横向改变为纵向的过程。（主要是在初生壁形成过程中的）细胞生长过程中，微纤丝沉积在细胞壁内壁，并随着细胞壁的伸展而改变其排列方向。刚开始的时候，微纤丝是沿着细胞轴横向平行围绕，这样限制了细胞的侧面生长，于是细胞伸长，微纤丝的方向就逐渐趋于与细胞长轴平行。
<研>试以管胞和纤维为例论述壁层结构理论 （把上面全部讲一遍）
纤丝单元 光学显微镜下观察 可见0.4-1.0um 粗纤丝 （光学显微镜虽然不能直接观察到微纤丝，但可间接地知道微纤丝的排列方向。）
电子显微镜下观察 可见10 -30 nm 微纤丝 （微纤丝间大约10nm空隙，木素及半纤维素聚集于空隙中）
电子显微镜下观察 可见3.5-5.0nm 基本纤丝
纤维素[zty10] 的最小组成单元是基本纤丝。
基本纤丝——微纤丝——纤丝——粗纤丝——薄层——细胞壁层
结晶区（微晶） 纤维素分子链平行排列 在x射线衍射图反应是高度结晶
非结晶区（无定形区）纤维素分子链排列疏密程度减少 分子链间形成较大间隙
<考>通常在微纤丝可以通过x射线图看到结晶区和非结晶区，二者逐渐过渡，无明显界限。（╳）（混淆概念：结晶区与非景区是构成基本纤丝的，并不是微纤丝。）
微纤丝倾角的测定方法 (考过的)将细胞壁脱木素后，再用碘处理，其间隙往往有碘的针状结晶。碘结晶的长度方向即显示微纤丝的排列方向，即倾角大小。
第三节 细胞壁上的特征
纹孔
次生壁上的凹陷结构，也就是次生壁在增厚过程中所遗留的局部未增厚的部分。
相邻细胞间的水分和养料通道。
纹孔的利用 1 在立木中，纹孔是相邻细胞间的水分和养分通道。
2 在加工过程中，对木材干燥，胶粘剂渗透和化学处理剂浸注有较大影响。
3 木材识别 纹孔是细胞壁上的重要特征，在木材显微识别上有重要作用。
Ps <填空>渗透性的相关因素：纹孔 管孔侵填体 木射线 心边材
纹孔由纹孔腔 纹孔膜和纹孔口三部分组成
纹孔腔：一个纹孔从纹孔膜到细胞腔的全部空间 （纹孔室+纹孔道）
纹孔膜：一对纹孔之间的隔膜，由两个细胞的初生壁间层所组成
纹孔口: 通入细胞腔和纹孔室的空口
纹孔塞[zty11] ：纹孔膜中央的加厚部分
纹孔环：纹孔膜的边缘
纹孔缘：拱形次生壁
纹孔室：纹孔膜和纹孔缘之间的空间
纹孔道：细胞腔和纹孔室之间的通道
纹孔内口：纹孔道通向细胞腔的开口（注：通向细胞腔的是内口，通向纹孔的是外口）
根据纹孔腔的形状不同，将纹孔分为单纹孔和具缘纹孔。
单纹孔：特点是纹孔腔的宽度内外大致相等，常见于薄壁细胞，厚壁细胞中仅见于韧型纤维。
具缘纹孔：（又称边壁孔或重纹孔）主要存在于木质部的组成分子中，指在次生壁增厚时骤然收缩，纹孔膜被环形次生壁环抱的纹孔。
<理解>在显微镜下，可以看见到的是纹孔环，纹孔塞和纹孔口三个环中的任意两个环，和剖面无关，是因为焦距的问题。所以改变焦距，就可以看见三个环中的任意两个。
早材看不出外口内口，易形成闭塞纹孔 原因：早材管胞壁较薄，所以纹孔缘没有明显加厚，看不到内外口，另纹孔塞较为柔软，所以易发生闭塞纹孔。
<填空>半具缘纹孔[zty12] 存在于早材管胞与射线薄壁相交的交叉场纹孔（鉴别针叶树材的重要特征之一），轴向薄壁细胞与管胞之间，射线薄壁细胞与射线管胞之间
单纹孔对的纹孔膜上发现有原生质痕迹的小孔。
导管间具缘纹孔的不同形状和排列是鉴别阔叶材的重要特征。
<名词解释>盲纹孔：在薄壁组织中，纹孔靠近细胞间隙，或其他部位的细胞壁上，单纹孔仅在一侧，另一侧不显出凹陷构造。
分歧纹孔vs筛状纹孔
内含vs外延 （显微镜下的观察，不一定纹孔环是最大的那个环，也有可能是纹孔外口。）
<考>如果某些薄壁细胞没有真正意思上的加厚，那么也就没有显著纹孔。（√）
纹孔道通向纹孔室的开口称为纹孔外口。（√）
具缘纹孔一般构造较单纹孔要复杂，其中具缘纹孔都有纹孔塞结构。（╳）（纹孔塞是针叶材管胞的特有结构，在阔叶材中是没有纹孔塞的，但也有例外。）
螺纹加厚
次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起。
聚集覆盖于S3层上，呈S型或Z型缠绕。
通常，螺旋倾角与细胞腔直径大小呈反比。
螺纹加厚常出现于针叶材管胞，射线管胞，也可以存在于某些阔叶材的导管，木纤维，导管状管胞等厚壁细胞中，偶见于薄壁细胞。（推：螺纹加厚一般出现在厚壁细胞中）
螺纹加厚的有无，显著程度，形状等均可作为鉴别木材的参考依据。
<名词解释>区别螺纹加厚和螺纹裂隙
说明螺纹裂隙只发生于针叶材。
瘤层
无定形，一般存在于细胞腔和纹孔腔内壁。
瘤层是区别针叶材中一些科属及亚属的重要标志。
第一节 、第二节 细胞壁的微观构造 细胞壁的超微结构
在结构上可以分出细胞壁的层次，是因为各层的化学组成不同和微纤丝的排列方向不同。
胞间层 主要由木素和果胶质物质组成，高度木质化。
在成熟细胞中很难区分出胞间层。
初生壁 细胞增大期间形成的壁层，也是高度木质化。
次生壁 在细胞成熟以后形成的壁层 细胞体积不变，向内加厚。
当细胞腔内的原生质体停止活动，次生壁就停止沉积，细胞腔形成中空。
细胞壁的厚薄主要由次生壁中的S2层厚度决定。
| 胞间层 | 初生壁P | S1 | S2 | S3（有时不存在） | 瘤层 | |
| 分层含量 | 木素 果胶 | 三大素 木素多 | 三大素 | 三大素 纤维素多 | 同S2 | 存在于某些针叶树材杉科 |
| 各层厚度 | >1% （0.1um） | 1%-22%（0.5um） | 70%-90%（5um） | 2%-8%（0.1um） | ||
| 角度 | 无角度 | 无规则 | 50-70度 | 10-30度 | 60-90度 | |
| 其他 | 无纤维素 | 无规则交叉网状 |
分析次生壁较初生壁规则的原因<理解>初生壁多呈不规则的交错网状，而次生壁往往比较有规则。细胞生长过程中，微纤丝由横向改变为纵向的过程。（主要是在初生壁形成过程中的）细胞生长过程中，微纤丝沉积在细胞壁内壁，并随着细胞壁的伸展而改变其排列方向。刚开始的时候，微纤丝是沿着细胞轴横向平行围绕，这样限制了细胞的侧面生长，于是细胞伸长，微纤丝的方向就逐渐趋于与细胞长轴平行。
<研>试以管胞和纤维为例论述壁层结构理论 （把上面全部讲一遍）
纤丝单元 光学显微镜下观察 可见0.4-1.0um 粗纤丝 （光学显微镜虽然不能直接观察到微纤丝，但可间接地知道微纤丝的排列方向。）
电子显微镜下观察 可见10 -30 nm 微纤丝 （微纤丝间大约10nm空隙，木素及半纤维素聚集于空隙中）
电子显微镜下观察 可见3.5-5.0nm 基本纤丝
纤维素[zty10] 的最小组成单元是基本纤丝。
基本纤丝——微纤丝——纤丝——粗纤丝——薄层——细胞壁层
结晶区（微晶） 纤维素分子链平行排列 在x射线衍射图反应是高度结晶
非结晶区（无定形区）纤维素分子链排列疏密程度减少 分子链间形成较大间隙
<考>通常在微纤丝可以通过x射线图看到结晶区和非结晶区，二者逐渐过渡，无明显界限。（╳）（混淆概念：结晶区与非景区是构成基本纤丝的，并不是微纤丝。）
微纤丝倾角的测定方法 (考过的)将细胞壁脱木素后，再用碘处理，其间隙往往有碘的针状结晶。碘结晶的长度方向即显示微纤丝的排列方向，即倾角大小。
第三节 细胞壁上的特征
纹孔
次生壁上的凹陷结构，也就是次生壁在增厚过程中所遗留的局部未增厚的部分。
相邻细胞间的水分和养料通道。
纹孔的利用 1 在立木中，纹孔是相邻细胞间的水分和养分通道。
2 在加工过程中，对木材干燥，胶粘剂渗透和化学处理剂浸注有较大影响。
3 木材识别 纹孔是细胞壁上的重要特征，在木材显微识别上有重要作用。
Ps <填空>渗透性的相关因素：纹孔 管孔侵填体 木射线 心边材
纹孔由纹孔腔 纹孔膜和纹孔口三部分组成
纹孔腔：一个纹孔从纹孔膜到细胞腔的全部空间 （纹孔室+纹孔道）
纹孔膜：一对纹孔之间的隔膜，由两个细胞的初生壁间层所组成
纹孔口: 通入细胞腔和纹孔室的空口
纹孔塞[zty11] ：纹孔膜中央的加厚部分
纹孔环：纹孔膜的边缘
纹孔缘：拱形次生壁
纹孔室：纹孔膜和纹孔缘之间的空间
纹孔道：细胞腔和纹孔室之间的通道
纹孔内口：纹孔道通向细胞腔的开口（注：通向细胞腔的是内口，通向纹孔的是外口）
根据纹孔腔的形状不同，将纹孔分为单纹孔和具缘纹孔。
单纹孔：特点是纹孔腔的宽度内外大致相等，常见于薄壁细胞，厚壁细胞中仅见于韧型纤维。
具缘纹孔：（又称边壁孔或重纹孔）主要存在于木质部的组成分子中，指在次生壁增厚时骤然收缩，纹孔膜被环形次生壁环抱的纹孔。
<理解>在显微镜下，可以看见到的是纹孔环，纹孔塞和纹孔口三个环中的任意两个环，和剖面无关，是因为焦距的问题。所以改变焦距，就可以看见三个环中的任意两个。
早材看不出外口内口，易形成闭塞纹孔 原因：早材管胞壁较薄，所以纹孔缘没有明显加厚，看不到内外口，另纹孔塞较为柔软，所以易发生闭塞纹孔。
<填空>半具缘纹孔[zty12] 存在于早材管胞与射线薄壁相交的交叉场纹孔（鉴别针叶树材的重要特征之一），轴向薄壁细胞与管胞之间，射线薄壁细胞与射线管胞之间
单纹孔对的纹孔膜上发现有原生质痕迹的小孔。
导管间具缘纹孔的不同形状和排列是鉴别阔叶材的重要特征。
<名词解释>盲纹孔：在薄壁组织中，纹孔靠近细胞间隙，或其他部位的细胞壁上，单纹孔仅在一侧，另一侧不显出凹陷构造。
分歧纹孔vs筛状纹孔
内含vs外延 （显微镜下的观察，不一定纹孔环是最大的那个环，也有可能是纹孔外口。）
<考>如果某些薄壁细胞没有真正意思上的加厚，那么也就没有显著纹孔。（√）
纹孔道通向纹孔室的开口称为纹孔外口。（√）
具缘纹孔一般构造较单纹孔要复杂，其中具缘纹孔都有纹孔塞结构。（╳）（纹孔塞是针叶材管胞的特有结构，在阔叶材中是没有纹孔塞的，但也有例外。）
螺纹加厚
次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起。
聚集覆盖于S3层上，呈S型或Z型缠绕。
通常，螺旋倾角与细胞腔直径大小呈反比。
螺纹加厚常出现于针叶材管胞，射线管胞，也可以存在于某些阔叶材的导管，木纤维，导管状管胞等厚壁细胞中，偶见于薄壁细胞。（推：螺纹加厚一般出现在厚壁细胞中）
螺纹加厚的有无，显著程度，形状等均可作为鉴别木材的参考依据。
<名词解释>区别螺纹加厚和螺纹裂隙
| 螺纹加厚 | 螺纹裂隙 | |
| 倾斜度 | 小于45度 | 大于45度 |
| 发生不问 | 只在S3层 | 穿透次生壁至复合胞间层 |
| 存在树种 | 多发于厚壁细胞 | 任何生长不良的针叶材（应压木） |
| 识别价值 | 有 | 无 |
瘤层
无定形，一般存在于细胞腔和纹孔腔内壁。
瘤层是区别针叶材中一些科属及亚属的重要标志。
